門座起重機回轉機構液壓制動系統優化的探討

魏進軍　云雪峰

摘 要：文章以門座起重機的繞線式電動機驅動及液壓制動回轉機構形式為研究對象，對于設備使用過程中出現的回轉電動機過載、聯軸器發熱等故障進行探討，分析故障的危害，并提出改進方案，以確保設備的正常作業。

關鍵詞：門座起重機；回轉機構；液壓制動；繞線式電動機；連鎖保護

1 概述

門座起重機是港口貨物裝卸、船舶施工安裝、大型水電站建壩工程中被廣泛使用的重要設備。其中回轉機構的運行狀況直接關系裝卸速度和整機性能，回轉機構的制動系統大致分為變頻變力制動和液壓制動兩種，后者較前者優勢在于制動平穩沖擊小、成本低廉等，在業內普遍認可且有著廣泛的應用。文章僅對液壓制動形式的優化改進進行探討。

2 回轉機構組成

回轉機構由回轉支承裝置和回轉驅動裝置組成。支承裝置為門座起重機上回轉部分提供穩固的支承，同時將上回轉部分的壓力傳遞給門架。驅動裝置用來驅動回轉部分相對于門架實現回轉。制動時通過踩踏司機室內制動踏板將制動液壓力通過液壓管路傳遞給制動器，制動器對回轉驅動機構進行制動（圖1）。

3 電機調速系統

通過聯動臺上的主令開關將回轉啟停及調速信號傳遞給PLC，PLC通過切換主回路正反轉接觸器和轉子切電阻接觸器對電動機進行控制；轉子串電阻調速屬于恒轉矩調速，電動機能夠提供的最大電磁轉矩與轉子電阻無關，保證了回轉電機具備可靠的過載能力，同時亦能保證電動機能夠低速啟動（圖2）。整套電氣系統配備過流、過載等保護器件。

4 回轉工況研究

起動及運行：回轉制動器打開，轉子回路串接電阻起動。電機轉子中串入外接電阻可增大電機啟動轉矩Tst，從而保證了電動機的大轉矩啟動特性。運行中，通過逐級減少轉子電阻值，增大回轉轉速。

制動：制動時回轉主令手柄歸零，回轉電動機斷電，司機踩踏制動踏板，制動液壓油帶動制動器閉合進行制動。

門座起重機實際操作中，基于裝卸現場工況復雜多變和司機操作水平參差不齊等諸多因素，起動時，很難保證制動器釋放動作超前于回轉主令手柄啟動動作；同理，制動時也很難保證回轉主令手柄歸零動作超前于制動器閉合動作。如果制動器閉合，回轉電機仍處于通電狀態，電機承載轉矩為門機上回轉常規轉矩及制動器附加轉矩之和，電機、聯軸器、制動器等處于過載運行狀態。

5 上述誤操作造成的不利影響

（1）回轉電機過載起動，起動時間增加，如超過設定時間（D-Time），會引起保護繼電器動作，使回轉電機斷電，嚴重時直接引起電機堵轉，影響裝卸效率；回轉電機過載運行中，處于大電流工作，如超過設定時間（O-Time），會引起過熱繼電器動作，使回轉電機斷電，同樣影響裝卸效率（圖3）；同時回轉電機長期處于過載工況，會引起電機過熱，造成繞組絕緣降低，最終造成電機燒毀；控制元件和線路長時間過載運行，會引起接觸器和斷路器的觸點發熱，壽命減少，嚴重時造成觸點燒壞；造成電機軸承發熱，嚴重時軸承磨損，會加大電機振動，降低電機使用性能和壽命。

（2）回轉聯軸器采用摩擦片式極限力矩聯軸器，電動機輸出軸通過彈性柱銷與聯軸器聯接。當過載超過摩擦片所能提供的最大力矩時，摩擦片間相互摩擦卸力并產生熱量，整個聯軸器短時間內產生大量的溫升，因為彈性柱銷為膠性材質，長期過熱必然加劇彈性柱銷的磨損并降低其使用壽命，過載發熱嚴重時甚至直接引起彈性柱銷熔化，需消耗人力物力對柱銷進行更換。

（3）制動器于電動機運行時進行制動，加劇制動盤的磨損，降低回轉制動的安全性能，縮短了制動盤的更換周期。

6 液壓制動改進探討

綜上所述，故障原因為回轉電動機運行與回轉制動同時誤動作，缺少必要的電氣連鎖保護。改進方案如下，選用重型結構（金屬外殼、金屬擺桿）的擺桿式機械限位開關，安裝于制動踏板下，踏板非制動狀態時，依靠踏板的回位彈簧拉力觸發限位動作；機械限位常閉觸點引入PLC，在PLC程序內部與回轉電機啟停信號形成電氣聯鎖保護；制動時，腳踏踩下，機械限位歸位，限位內部觸點動作將制動器動作信號傳遞給PLC（圖4）。

引入連鎖保護，起動時，當腳踏動作回轉制動時，即使扳動回轉手柄，回轉電動機也不會啟動。制動時，腳踏動作，回轉電機自動斷電保護。

7 結束語

通過上述技術改進，門座起重機在裝卸使用過程中，回轉機構在保證正常裝卸效率的前提下，啟動、制動時平穩無沖擊，再無過流、堵轉情況發生，降低了極限力矩聯軸器的工作溫度，延長了制動鼓的使用周期，提高了整機的工作效率。

參考文獻

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